ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ - ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени А.И.Лейпунского РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ НЕОБРАТИМОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ТВЭЛОВ ВВЭР ПРИ СТАЦИОНАРНОЙ РАБОТЕ РЕАКТОРА, ПРЕРЫВАЕМОЙ ТЕПЛОСМЕНАМИ В.В.Попов, М.Я.Хмелевский

1 РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ (НДС) И ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ТВЭЛОВ ВВЭР В ПРОЦЕССЕ СТАЦИОНАРНОЙ РАБОТЫ, ПРЕРЫВАЕМОЙ ТЕПЛОСМЕНАМИ 1.1 Упруго - вязкое деформирование оболочки избыточным внешним давлением теплоносителя с учетом радиационного роста Рисунок 1 - Схема нагружения оболочки твэла P co ol R in X2X2 PinPin

1.2 Деформирование оболочки при ее термомеханическом взаимодействии с топливом (ВТО) в условиях теплосмен Для объяснения ВТО сделаны следующие модельные предположения: Удлинение оболочки обусловлено механическим контактом с топливным сердечником. Причины - растрескивание топлива под влиянием термических напряжений, технологическая несоосность и перекосы таблеток. Контакт топлива с оболочкой осуществляется не на всей длине твэла, a лишь в некоторой ограниченной области, то есть имеет локальный характер; зона контакта значительно меньше зоны продольного деформирования. Осевая координата зоны контакта - величина случайная, изменяется от цикла к циклу. Контакт топлива с оболочкой не жесткий: возможно их взаимное перемещение в осевом направлении (проскальзывание) и податливость (окружное обжатие) фрагментированного сердечника в зоне контакта. Стохастический характер модели основывается на эмпирическом законе распределения осевой координаты места взаимодействия сердечника с оболочкой F l( х).

Рисунок 2 - Схема локального взаимодействия топливного сердечника с оболочкой Уравнения, описывающие изменение параметров НДС оболочки в течение одного цикла теплосмены основаны на следующих предпосылках: При подъёме мощности топливный сердечник, который считается абсолютно жёстким по сравнению с оболочкой, деформируется изотропно. Контактируя с оболочкой в сечении k, сердечник деформирует её на участке i k нагружены только избыточным давлением теплоносителя, поскольку здесь топливный столб беспрепятственно расширяется в сторону компенсационного объёма или образовавшегося ранее осевого зазора между таблетками. Контакт в сечении x= k нежёсткий,- имеет место проскальзывание топлива относительно оболочки и окружное обжатие в зоне локального контакта. Оболочка полагается тонкой: ; во всех сечениях интервала k оболочки и в зоне контакта L

Рисунок 3 - Характерная кинетика удлинения оболочки в процессе цикла теплосмены 1,2,3 - пластическая, вязкая и полная деформации

(а) (б) Рисунок 4 - Экспериментальное (а) и расчетное (б) изменение окружной деформации оболочки при подъеме мощности для различных значений исходного радиального зазора 0